IIoT 기반 다운타임 분석으로 가동중지시간 down, 생산성은 up!
식음료 제조업에서 다운타임(Downtime, 가동 중지 시간)은 단일한 문제가 아니라, 계획된 정지와 예기치 못한 정지라는 두 가지 유형으로 나뉘는 복합적인 과제이다. 예기치 못한 정지시간은 설비 고장, 자재 부족, 운송 지연, 근무조 편성의 불일치, 누수·유출 사고, 부실한 유지보수 등 예측할 수 없는 다양한 문제에서 발생한다. 반면, 계획된 정지시간은 예산에 반영된 활동으로, 설비 세척, 기술 업그레이드, 제품 테스트, 전면적인 설비 교체 및 점검 등이 포함된다.
이 두 가지 유형의 다운타임은 식음료 제조업체에게 막대한 도전 과제로 작용한다. 생산이 멈춰있는 동안 인력, 설비, 자원은 낭비되고, 시간은 빠르게 흘러간다. 정지시간으로 인한 손실 비용을 간과하면, 수익성에 심각한 타격을 입을 수 있다.
식음료 제조 현장에서 발생하는 예기치 못한 생산 다운타임은 단 하루만으로도 수천 달러 이상의 손실을 초래할 수있다.
연구에 따르면, 공장들은 전체 생산성의 최소 5%를 다운타임으로 인해 잃고 있으며, 일부 시설에서는 그 손실 비율이 20%에 달하는 것으로 나타났다. 더 심각한 사실은 전체 제조업체의 80%가 다운타임으로 인한 손실 비용을 정확히 계산하지 못하며, 실제 손실보다 최대 300%까지 과소평가하고 있다는 점이다.
사례 연구, IIoT 기반 다운타임 분석
한 글로벌 식음료 제조기업은 전 세계 60곳 이상의 공장에 걸쳐 생산거점을 운영하고 있다. 이들은 소비자 수요의 다양성과 제품 이력 추적(traceability)요구가 증가함에 따라, 전사적인 디지털 전환 계획을 수립하고 이를 공장 현장에 적용하기 시작했다. 그 중 핵심 과제 중 하나는 생산 다운타임 손실을 구체적인 데이터 기반분석을 통해 근본적으로 줄이는 것이었다.
현재 이 기업은 대부분의 현장에서 수기 기반의 종이 기록 시스템을 통해 다운타임 발생 원인을 분류·기록하고 있다. 이러한 방식은 사후 회의에서 참고자료로는 활용 가능하지만, 수작업 입력과정에서의 인적 오류와 지연이 자주 발생한다. 특히 관리자들은 데이터의 정확성과 실시간 통찰부족으로 인해 효과적인 의사결정에 어려움을 겪고 있다.
<그림1> 수기로 작성된 전형적인 다운타임 기록지
더 스마트한 솔루션
바로 이러한 문제를 해결하는 데 있어 IIoT(산업용 사물인터넷)기반의 다운타임 분석은 매우 강력한 대안이 된다. 설비와 직접 연결해 실시간 데이터를 수집함으로써, 제조업체는 정확하고 오류없는 보고서를 자동으로 생성할 수 있으며, 지연 없이 즉시 활용 가능한 인사이트를 확보할 수 있다.
스트리밍 방식의 M2M(Machine-to-Machine) 연결을 통해, 에러 코드 메시지가 이벤트 센터에 즉시 표시되어 작업자에게 다운타임 발생 사실을 신속히 알린다. 시스템은 시작 시점, 에러 코드, 종료 시점 등 핵심 데이터를 자동으로 분석하며, 이는 관리자가 향후 프로세스를 최적화하는 데 중요한 기준이 된다.
<그림3> 소프트웨어 인터페이스 – 이벤트 센터에 기록된 상세 다운타임 로그
<그림4> 소프트웨어 인터페이스 – 이벤트 센터에서 다운타임 원인 및 해결 방안 입력
계획된 다운타임의 최적화, 어떻게 가능할까?
식음료 제조 현장의 한 생산 관리자는 “최근 몇 년간 생산 전환 (Changeover)이 빈번해졌다. 라인 제약 요인을 파악하고, 전환 시간의 활용도를 분석하는 것은 계획된 다운타임 전체를 최적화하고 OEE(설비 종합 효율)를 극대화하는 데 매우 중요한 요소가 됐다”고 말했다.
생산 라인의 대표적인 제약 요소에는 △작업자의 휴식 시간(예:점심시간 또는 화장실 이용) △자재 부족 또는 지연 △잘못된 배치 코드로 인한 라인 정지 △금속 검출기 등의 설비오작동 △중량 편차로 인한 속도 저하 등이 있다.
고객이 전환 과정에서 시간 활용도를 정밀하게 추적할 수 있도록, 계획된 다운타임의 근본 원인을 표시할 수 있는 웹 기반 인터페이스를 제공한다. 생산 설비의 PLC가 ‘IDLE’ 신호를 보내면, 작업자는 태블릿에 접속해 ‘IDLE’ 상태에 대한 전환 사유를 선택하고 입력할 수 있다. 이를 통해 관리자는 다운타임의 정확한 원인과 소요시간을 파악하고, 개선 가능한 영역을 식별할 수 있게 된다.
<그림5> 최근 7일간의 IIoT 기반 다운타임 분석 대시보드
실시간 인사이트로 효율성 향상
솔루션 도입 이후 고객사는 눈에 띄는 개선 효과를 경험했으며, 다음과 같은 성과를 거두었다.
① 계획된 다운타임과 예기치 못한 다운타임을 100% 추적할 수있게 되었으며, 각 다운타임의 근본 원인을 라벨링하여 이후 최적화에 활용함으로써, 시스템 적용 직후 가동률이 즉시 4~8% 향상되었다.
② 기술적 의사결정이 더 이상 부정확한 종이기록이나 숙련 기술자의 직감에 의존하지 않게 되었다. 작업자들은 분석 보고서를 기반으로 병목 지점과 개선 영역을 명확히 파악하고, 학습을 통해 생산성을 높일 수 있게 되었다.
③ 생산 라인의 OEE(설비 종합 효율)와 에너지 소비량도 WISEIoTSuite 시스템을 통해 실시간으로 모니터링되고 있으며, 사용자는 실시간 생산 및 에너지 분석 데이터를 바탕으로 수작업 데이터 수집 및 문서 업무에 소요되는 시간을 대폭 줄일 수있었다.
현재 이 시스템은 중국, 인도네시아, 한국, 인도 등지의 공장에 구축되어 가동 중이며, 앞으로 유럽과 미주 지역 공장에도 Advantech 의 글로벌 서비스 네트워크를 통해 지원을 확대할 예정이다.
Advantech WISE-IoTSuite
실시간 데이터 수집 역량을 강화하는 것만으로도 계획된 다운타임과 예기치 못한 다운타임을 모두 효과적으로 줄일 수 있다.
Advantech의 WISE-IoTSuite는 설비 상태를 연결하고, 효율성을 향상시키며, OEE(설비 종합 효율) 개선을 정당화할 수 있는 종합적인 IIoT 솔루션을 제공한다.
Advantech의 WISE-IoT 스마트 팩토리 솔루션은 생산효율 최적화, 설비 전반의 통합 관리, 그리고 안전하고 지속 가능한 작업 환경 조성을 목표로 설계되었다. Smart Factory/OEE 애플리케이션은 전통 제조 산업의 디지털 전환을 원활하게 추진하며, Smart Factory/FMS는 iFactory의 설비 관리 및 지속 가능성 앱과 연계되어 스마트 공장의 효율을 극대화한다.
IoTSuite는 클라우드 네이티브 기반의 로우코드(low-code) IoT 플랫폼으로, 다양한 산업분야에서 데이터 수집, IT/OT 통합, 분석 및 자산 관리를 간편하게 지원한다. 또한, ECU-1251 이더넷 프로토콜 게이트웨이는 EdgeLink 기능을 탑재해 엣지 장치와 클라우드 간 연결을 간소화하며, Advantech SKY 서버는 높은 구성 유연성을 바탕으로 컴퓨팅 및 스토리지 성능을 극대화하도록 설계된 고성능 플랫폼이다.
자료제공: Advantech(www.advantech.com)
